模具制造中电火花加工应用技术

opic Review T专题综述

冷加工那些高端的C A D/C A M软件，像U G、P r o/E、CimatronE、MasterCAM等都提供了强大的电极设计、编程功能，减少了手工拆电极的繁琐工作，与传统的电极设计、制造相比，提高效率十几倍甚至几十倍。

根据企业的工艺水平，考虑电极加工精度要求、加工成本等工艺要点来安排电极的制造工艺。目前模具企业已广泛使用加工中心来制造各种型面复杂的电极。加工中心比传统铣削加工速度快，全自动，重复生产的精度很高，可得到较复杂的形状。最近推出的高速加工中心，能胜任形状更复杂、精度要求更高类电极的制造，为制造电极提供了完美的技术解决方案。

采用快速装夹定位系统来制造电极是电火花加工的一种先进工艺方法，它是将电极坯料装夹在加工机床的装夹系统上来制造，制造完成后，可直接将电极装于电火花机床的快速装夹系统上进行放电加工。给加工操作带来了很大的方便，提高了电极的制造效率，也保证了电极的装夹、定位精度。

3. 加工的定位

当工件和电极装夹、校正完成后，就需要将电极对准工件的加工位置，才能在工件上加工出准确的型腔。模具制造中电火花加工最常用的定位方式是利用电极基准中心与工件基准中心之间的距离来确定加工位置，称之为“四面分中”。利用电极基准中心与工件单边之间的距离确定加工位置的定位方式也比较常用，称之为“单边分中”。另外还有一些其他的定位方式。

各种定位方式都是通过一定的方法来实现的。模具电火花加工操作中，通常运用电火花机床的接触感知功能来获得正确的加工位置。可以直接利用电极的基准面与工件的基准面进行接触感知实现定位。精密模具电火花加工采用基准球进行接触感知定位，点接触减少了误差，可实现较高精度的定

模具制造中电火花加工应用技术贵州航天乌江机电设备有限责任公司 （遵义 563003） 郑继康 张玉峰

随着电子技术的发展，电火花加工技术与模具

制造变得密不可分，已在模具制造、复杂零件加工

中得到广泛应用。

模具制造中电火花加工的工艺流程

模具制造中电火花加工包括多个工艺环节，这

里按照电火花加工的操作顺序介绍其工艺流程，分

析主要的工艺要点。

1. 电火花加工的工艺确定

模具零件在制造前，根据本身特点、加工要求

来确定合理的加工工艺。一般来说，为了使模具零

件在尽量短的时间内加工出来，减少加工成本，提

高加工效率，所以在可能的情况下尽量选用铣削加

工、线切割加工等工艺来加工零件。当在铣削加

工、线切割加工等加工接触不到或工件有特殊要求

的情况下，像刀具难于接触到的复杂表面或需要深

度切削的地方，及长径比特别高的地方，如精密小

型腔、窄缝、沟槽及拐角，不便于切削加工装夹，

材料硬度很高，规定了要提供火花纹表面等的加工

场合，就要选用电火花加工。

2. 工具电极的设计与制造

电火花加工首先要进行电极的设计、制造。

工程师郑继康

opic Review

T

专题综述

专题综述

23

位。另外还有千分表比较、放电定位等定位方法。使用快速装夹定位系统，可省却重复的定位操作，当配备ATC 装置时，则完全可以实现长时间无人操作的自动化加工，可有效地提升企业的竞争力。

目前的数控电火花机床都具有自动找内中心、找外中心、找角及找单边等功能，这些功能只要输入相关的测量数值，即可方便地实现加工的定位，比手动定位要方便得多。

4. 加工参数的配置

在完成校正、定位等基本操作以后，就要根据加工要求选择合理的电参数。电参数选择的好坏，直接影响加工的各项工艺指标。选用电参数最终目的是为了达到预定的加工尺寸和表面粗糙度值要求。一般是根据电极缩放量确定加工参数，在控制放电间隙和摇动量中进行加工的。选用加工参数时，基本上要考虑电极数目、电极损耗、加工液处理、加工表面粗糙度值要求、电极缩放量、加工面积及加工深度等因素。粗加工选择的主要依据是电极缩放尺寸的大小。粗加工电极的缩放尺寸一般都比较大，可以选用其安全间隙接近电极缩放尺寸的电参数。精加工选择的主要依据是最终的表面粗糙度值要求，选用多组电参数，依次按放电能量从大到小进行摇动加工，达到表面粗糙度值和加工尺寸的要求。

影响模具电火花加工质量的主要因素

模具的加工质量主要包括加工精度和电蚀表面的质量。由于电火花加工过程中的输入、输出参数多且较为复杂，影响模具加工精度的工艺因素涉及有机床本身的制造精度、工件的装夹精度、电极的制造及装夹精度、电极损耗、放电间隙及加工斜度等诸多方面，其中以电极损耗和放电间隙影响较大。

1. 电极损耗对加工精度的影响

在模具电火花加工过程中，脉冲放电会使工具电极受电腐蚀而发生损耗，因而了解和掌握电极损耗规律，进而采取多种措施以尽量减少工具电极的损耗，可保证模具具有更高的加工精度。电极损耗常有两种不同的表现形式。加工模具型腔时，采用电极的体积损耗率来衡量电极的损耗情况，其表达

式为

C V =（V E /V W ）×100%

式中，C V 为电极的体积损耗率；V E 为电极的体积损耗速度；V W 为工件的体积蚀除速度。

而在加工穿孔时，则一般采用长度损耗来衡量电极的损耗情况，表达式为

C L =h E /h W

式中，C L 为工具电极的长度损耗率；h E 为电极的长度方向上的损耗尺寸；h W 为工件已加工的深度尺寸。

电火花加工时，工具电极的不同部位其损耗情况也是不同的，通常其尖角、棱边等凸起部位的电场强度高，易形成尖端放电，所以其损耗比平坦部位要快，不均匀的损耗必然导致加工精度的下降。同时电极的损耗还受电极材料的热学物理常数影响。电极材料的熔点、沸点、比热容、熔化与气化潜热越高，导热系数越大，其耐腐蚀性越好，传热能力越强，因而能降低电极的损耗。

2. 放电间隙对加工精度的影响

电火花加工模具时，工具电极与工件之间发生脉冲放电需要保持一定的放电间隙，使加工出的工件型孔尺寸与电极尺寸相比，沿加工轮廓上要相差一个放电间隙。若不考虑电蚀产物引发的二次放电和电极进给时机械误差的影响，放电间隙则常用经验公式表示

δ=K δ·t 0.3 i ·I 0.3

e

式中，δ为放电间隙；t i 为脉冲宽度；I e 为放电峰值电流；K δ为与电极、工件材料有关的系数。

放电间隙主要决定加工稳定性，一般增大脉冲放电间隙时间可提高加工稳定性。而提高峰值电流将使生产率提高，但电极损耗将加大。表面变质层加深，粗糙度值变大，因而对一般电火花成形机床选I p =2～4A/cm 2，对数控电火花成形机床

I p ＜10A/cm 2。

要使放电间隙保持稳定，必需使脉冲电源的电参数保持稳定，此外还应使机床精度和刚度也保持稳定，同时特别注意电蚀产物引起的二次放电对放电间隙的影响。其加工精度与放电间隙的大小是否稳定和均匀有关，间隙越稳定，加工精度越高，一般放电间隙误差应控制在0.05δ的范围内。